POA分子在纳米SiO2颗粒表面吸附的分子动力学模拟

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2018.05.013

石油化工高等学校学报 ›› 2018, Vol. 31 ›› Issue (5): 84-92.DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2018.05.013

POA分子在纳米SiO₂颗粒表面吸附的分子动力学模拟

李传宪¹，王璐¹，姚博¹，郭策²，程浩³，杨飞¹，孙广宇¹

（1. 中国石油大学(华东）储运与建筑工程学院，山东青岛 266580；2. 中国石油青海油田分公司管道输油处，青海格尔木 816000； 3. 中国石油青海油田分公司采气一厂，青海格尔木 816000 ）

收稿日期:2017-08-26 修回日期:2017-09-06 出版日期:2018-10-26 发布日期:2018-11-02
通讯作者: 孙广宇（1987⁃），男，博士，讲师，从事原油乳化及破乳方面的研究；E⁃mail：sunguangyu@upc.edu.cn
作者简介:李传宪（1963?），男，博士，教授，从事油气长距离管输方面的研究；E?mail：lchxian@upc.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（51204202）；山东省自然科学基金（ZR2016EEM22）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（17CX06019）

Molecular Dynamics Simulation of Adsorption Behavior of POA on the Surface of SiO2 Nanoparticles

Li Chuanxian¹，Wang Lu¹，Yao Bo¹，Guo Ce²，Cheng Hao³，Yang Fei¹，Sun Guangyu¹

(1. College of Pipeline and Civil Engineering，China University of Petroleum，Qingdao Shandong 266580，China ； (2. Pipeline Transportation Department of PetroChina Qinghai Oilfield Company，Ge’ermu Qinghai 816000，China ； 3. No.1 Gas Production Plant of PetroChina Qinghai Oilfield Company，Ge’ermu Qinghai 816000，China）

Received:2017-08-26 Revised:2017-09-06 Published:2018-10-26 Online:2018-11-02

摘要/Abstract

摘要： 采用分子动力学方法（MD）研究模拟含蜡原油环境中聚丙烯酸十八酯（POA）分子在甲基改性纳米SiO2颗粒表面的吸附行为，构建了包含POA分子的模拟含蜡原油体系在三种不同甲基改性程度的纳米SiO2颗粒表面的吸附模型，分析了吸附能、密度分布、均方位移、径向分布函数等参量。结果表明，未改性的颗粒表面最先吸附沥青质等极性较强的物质；100%甲基改性的颗粒表面最先吸附烷烃；50%甲基改性的颗粒表面最先吸附芳香烃、POA，且50%甲基改性表面更有利于POA分子的稳定吸附，有利于POA分子形成侧链伸展更好的吸附构型。研究也发现，在50%甲基改性的颗粒表面，POA分子与蜡分子（C24H50）之间的相互作用最强，C24H50分子的分布最聚集。此研究为纳米杂化降凝剂中纳米颗粒的有机实验改性提供了理论指导，为聚合物/纳米颗粒降凝剂的作用机理研究提供了方法。

关键词: POA, 吸附, 甲基改性, 纳米SiO2颗粒, 分子动力学模拟

Abstract: In this paper, the adsorption behavior of polyoctadecyl acrylate (POA) in model crude oil on the surface of nano⁃SiO2 particles modified by methyl was investigated by performing molecular dynamics (MD) simulations. The adsorption model of model crude oil including POA molecule on the surface of nano⁃SiO₂particles was constructed. The model crude oil consists of asphaltene, resin, aromatic hydrocarbons and alkanes. The surface of nano⁃SiO₂ particles was modified with three different degree of methyl. Several parameters such as the adsorption energy, relative density distribution, the mean square displacement and radial distribution function were analyzed. The results show that the unmodified surface is firstly adsorbed by asphaltene of strong polarity while the surface of 100% methyl⁃modified is firstly adsorbed by n⁃alkanes. The surface of 50% methyl⁃modified particles is firstly adsorbed by aromatic hydrocarbons. The results also indicate that the surface of 50% methyl⁃modified particles is not only more conducive to the stable adsorption of POA molecules, but also conducive to POA molecules to form a better adsorption configuration. What’ more, on the surface of 50% methyl⁃modified particles, the interaction between POA molecule and C₂₄H₅₀ molecules is stronger, and the distribution of C₂₄H₅₀ molecules is more aggregated. Finally, the study of this paper provides a method for studying the mechanism of pour point depressants composed of polymer and inorganic nanoparticle and provides theoretical guidance for the experimental modification of nanometer particles in nano⁃hybrid pour point depressant.

Key words: POA, Adsorption, Methy modification, Nano?SiO₂ particle, Molecular dynamics simulation

李传宪，王璐，姚博，郭策，程浩，杨飞，孙广宇. POA分子在纳米SiO₂颗粒表面吸附的分子动力学模拟[J]. 石油化工高等学校学报, 2018, 31(5): 84-92.

Li Chuanxian，Wang Lu，Yao Bo，Guo Ce，Cheng Hao，Yang Fei，Sun Guangyu. Molecular Dynamics Simulation of Adsorption Behavior of POA on the Surface of SiO2 Nanoparticles[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2018, 31(5): 84-92.

[1]	罗凤, 张万年, 王锐, 王凯, 戴淑敏, 何宇鹏, 秦玉才. 琥珀酸衍生物类非离子型表面活性剂的合成及性能评价[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(3): 11-16.
[2]	刘瑞娟, 杨兰, 苗时雨, 李艳红, 安晓强, 兰华春. 废膜炭吸附去除废水中典型污染物的性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(2): 1-8.
[3]	杨蕊铭, 唐雅妮, 李婧雯, 费超, 王博. 钴铁层状双金属负载生物炭对水体硝氮的吸附研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(2): 16-23.
[4]	白雪, 潘建明. 吸附法提铀及提铀吸附剂的种类和性能强化策略[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(6): 24-35.
[5]	李敏, 李政, 顾贵洲, 于喜洋, 王辉. Zn⁃Mg⁃Al LDO的制备及其除氟性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(5): 73-80.
[6]	魏强, 刘少鹏, 徐超, 王晶, 李军. 新型聚胺破乳剂的合成与应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(4): 75-80.
[7]	李杰, 张志强, 付越, 陈树军, 徐瑶, 范海旭. 不同热导率下MIL⁃101(Cr)储氢过程的数值模拟研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(3): 31-36.
[8]	寇海群, 朱洲, 周瑜昌, 兰新典, 余美莹, 陈浩南. 两亲性壳聚糖负载膨润土降焦化废水COD的研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(3): 52-59.
[9]	王翔, 顾金辉, 刘清, 费兆阳, 陈献, 崔咪芬, 乔旭. 苯二酚精馏釜残成型活性炭的研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(3): 66-73.
[10]	赵思魏, 付钢, 甄文清, 杨丽. Nb₂C及Ni功能化材料光催化性能的第一性原理研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(5): 46-53.
[11]	荣振洋, 祁路明, 刘清, 费兆阳, 崔咪芬, 乔旭. 硅基固体胺吸附剂捕集空气中CO₂的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(4): 1-9.
[12]	汤梦瑶, 孙天一, 李佳书, 丁延, 李进龙. 石墨烯与碳纳米管氢吸附性能的分子模拟[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(4): 10-17.
[13]	付越, 徐义恒, 段军, 田苗苗, 李良军, 陈树军, 赵学波. 海上天然气吸附净化脱CO₂的动态穿透实验研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(4): 26-32.
[14]	朱孟爽, 罗根祥, 许凌子, 林东浩, 黄金, 齐明玉. Mg⁃Al⁃LDH对塔河沥青质及其亚组分的吸附研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(3): 10-15.
[15]	艾丹, 魏太庆, 孟阳, 高易, 栾伟宇, 王博. 零价铁/阳离子表面活性剂/生物炭对水体Cr(VI)的吸附研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(3): 54-62.

POA分子在纳米SiO₂颗粒表面吸附的分子动力学模拟

Molecular Dynamics Simulation of Adsorption Behavior of POA on the Surface of SiO2 Nanoparticles

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